Рисунок 2.36. Усилительный каскад с ОС
Рисунок 2.37. Схемы каскада с ОС для СЧ, ВЧ и НЧ
Каскад с ОС называют еще "истоковым повторителем" или "повторителем напряжения, т.к., аналогично каскаду с ОК, можно показать, что коэффициент передачи по напряжению этого каскада меньше единицы, и что каскад с ОС не инвертирует фазу входного сигнала.
Графический анализ работы усилительного каскада с ОС проводится как для ОЭ (см. раздел 2.5).
Для расчета параметров каскада с ОС по переменному току используем методику раздела 2.3, а ПТ представлять моделью предложенной в разделе 2.4.2.
Проведя анализ, получим для области СЧ:
где R>экв= R>и∥R>н, F = 1 + S>0R>экв — глубина ООС;
R>вх ≈ R>з,
R>вых = R>и ∥ R>вых T,
где R>вых T — выходное сопротивление собственно транзистора, R>вых T ≈ 1/S>0.
В целом
R>вых T ≈ 1/S>0,
потому, что, как правило, R>и >> 1/S>0.
В области ВЧполучим:
где τ>в — постоянная времени каскада в области ВЧ, определяемая аналогично ОИ;
Y>вх ≈ 1/R>з + jωC>вх дин,
где C>вх дин = C>зи + C>н·(K>0 + 1);
Выражения для относительного коэффициента передачи Y>в и коэффициента частотных искажений M>в и соотношения для построения АЧХ и ФЧХ каскада с ОК аналогичны приведенным в разделе 2.5 для каскада с ОЭ.
В области НЧполучим:
K>н = K>0/(1 + 1/jωτ>н),
где τ>н — постоянная времени разделительной цепи в области НЧ. далее все так же, как для каскада с ОИ.
Усилительный каскад с ОЗ (рисунок 2.38) на практике используется редко, поэтому отдельно рассматриваться не будет. Отметим только, входное сопротивление каскада определяется аналогично выходному для истокового повторителя (≈1/S>0), а остальные параметры — аналогично ОИ.
Рисунок 2.38. Усилительный каскад с ОЭ
Характеристики ПТ при различных схемах включения приведены в таблице 2.2.
Таблица 2.2
Характеристики ПТ при различных схемах включения
Параметр | Схема | ||
---|---|---|---|
ОИ | ОЗ | ОС | |
R>вх | Единицы МОм | Единицы, десятки Ом | Единицы МОм |
R>вых | Единицы кОм | Единицы кОм | Единицы, десятки Ом |
K>U | >>1 | >>1 | <1 |
KI | — | ≅1 | — |
2.12. Временные характеристики усилительных каскадов
2.12.1. Метод анализа импульсных искажений
Рассмотренные усилительные каскады могут быть использованы для усиления импульсных сигналов. Для оценки искажений формы усиливаемых импульсных сигналов необходимо рассмотреть переходные процессы в усилительных каскадах. При анализе переходных процессов будем считать каскады линейными, т.е. амплитуда сигналов в них существенно меньше постоянных составляющих токов и напряжений в рабочей точке. В этом случае наиболее удобным методом анализа является преобразование Лапласа (операторный метод).
Временной процесс в электрической цепи описывается системой интегро-дифференциальных уравнений (СИДУ). Применяя прямое преобразование Лапласа (ППЛ), приводят СИДУ к системе линейных алгебраических уравнений (СЛАУ), которая просто решается относительно некоторой промежуточной функции, по которой с помощью обратного преобразования Лапласа (ОПЛ) находится решение для исходной СИДУ.
ППЛ функции вещественного переменного f(t) ("оригинала") служит для нахождения преобразованной функции f(p) ("изображения") и определяется соотношением:
ОПЛ определяется формулой: